2012 LIXIVIACION DE PIROLUSITA Y NODULOS DE MANGANESO
FACULTAD:
ING. QUIMICA Y
METALURGICA E.A.P: ING. METALURGICA
ING: FLORES BRICEÑO RANULFO CICLO: VIII INTEGRANTES: -SUAREZ VERA JUAN -MAMANI LEON DARIL -MARIN COJAL RANDY -LOPEZ CASTAÑEDA ALEXANDER
LIXIVIACION DE PIROLUSITA Y NODULOS DE MANGANESO
PRESENTACION
La hidrometalurgia es la rama de la metalurgia que cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones líquidas, acuosas y orgánicas. Se basa en la concentración de soluciones en uno a varios elementos de interés metales, presentes como iones, que por reacciones reversibles y diferencias físicas de las soluciones son separados y aislados de forma especifica. Como resultado se obtiene una solución rica en el ion de interés y con características propicias para la próxima etapa productiva. En general los metales extraídos por esta técnica son provenientes de los minerales anteriormente lixiviados en medios sulfato, cloruro, amoniacal, etc. Metales como cobre, níquel, vanadio, cromo y uranio, son extraídos de esta forma. Por ese último metal se dio comienzo a la Hidrometalurgia durante el auge de la industria nuclear apoyada económicamente por la segunda guerra y posteriormente guerra fría. Los procesos hidrometalúrgicos normalmente operan a temperaturas bajas (en el rango de 25 a 250 °C). Las presiones de operación pueden variar de unos pocos kPa (kilopascales) (vacío) hasta presiones tan altas como 5000 kPa. El punto fuerte de la hidrometalurgia radica en la gran variedad de técnicas y combinaciones que pueden ser usadas para separar metales una vez que han sido disueltos a la forma de iones en solución acuosa. El proceso hidrometalúrgico más importante es el colado, mediante el cual el mineral deseado se va disolviendo selectivamente, aunque comúnmente también son frecuentes los procesos de lixiviación y biolixiviación dentro de la metalurgia contemporánea.
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PIROLUSITA
La pirolusita es un mineral del grupo de los óxidos. Químicamente es dióxido de manganeso, que puede presentar una gran cantidad de hábitos cristalinos, aunque en general se presenta en forma de agregados cristalinos fibrosos. El nombre procede del griego, piro es fuego y lousis es lavadura, ya que en la antigüedad se usaba para quitar el color verdoso que le daba al vidrio la presencia de componentes de hierro. AMBIENTE DE FORMACION
Lo más normal es que la pirolusita tenga un origen sedimentario, formado por deposición de manganeso en un ambiente de sedimentación lacustre o en ciénagas. También en otras ocasiones se forma como producto de la oxidación por factores climáticos de otros minerales del manganeso. Por ello, es frecuente encontrarlo asociado a limonita, hematita, cuarzo, manganita, psilomelana y otros minerales óxidos de hierro y manganeso. LOCALIZACION Y EXTRACCION
Muy común en todo el mundo y, junto con la rodocrosita, son la principal mena del manganeso. La extracción de manganeso de la pirolusita se lleva a cabo por electrólisis. El manganeso es un metal muy valorado estratégicamente, pues es un componente del acero y otras aleaciones tales como el bronce-manganeso. Como es un agente oxidante se usa para la fabricación de cloro y desinfectantes (permanganatos). También se usa para la decoloración del vidrio, pues cuando se mezcla con el vidrio fundido se oxida el hierro ferroso a hierro férrico, con lo que desaparecen los colores verdosos y marrones que tendría el vidrio. Se usa también como material colorante en la fabricación de pinturas verde y violeta y en tintes para telas, así como para dar colores violeta o ámbar a azulejos y cerámica. La variedad polianita se suele extraer en centroeuropa. Enormes depósitos de pirolusita se están explotando en Georgia, en el Decán (India), Brasil, Ghana y Sudáfrica. En España hay importantes yacimientos en Asturias y Huelva.
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PIROLUSITA General:
Categoría: Minerales óxidos Clase: 4.DB.05 (Strunz) Fórmula química: MnO2
Propiedades físicas:
Color: Gris metalizado, metalizado, gris-hierro o gris azulado azulado Raya: Negra Lustre: Submetálico Transparencia: Opaco Sistema cristalino: Tetragonal Hábito cristalino: Formas masivas compactas, pero también fibroso, columnar, botroidal, etc. Exfoliación: No Fractura: Concoidal Dureza: 6 a 6,5 (escala de Mohs) Densidad: 4,4 a 5,1 Solubilidad: Soluble en ácido clorhídrico con producción de cloro
Variedades principales:
Polianita: con cristales prismáticos negros Pirolusita dendrítica: con cristales en forma de árbol
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NODULOS DE MANGANESO
Minera Autlán(mexico) posee los yacimientos de mineral de manganeso más importantes de América del Norte. El nódulo de Manganeso es un producto único en el mundo fabricado exclusivamente por la compañía, y es la materia prima perfecta para la fabricación de ferroaleaciones de manganeso. Los nódulos ya están semi reducidos (MnO), por lo que es posible ocupar menos carbono para completar la reducción y generar menos gases durante la operación. Para la industria de ferroaleaciones, este producto ofrece como ventajas, menor consumo de electricidad, coque, y electrodos, así como una gran estabilidad inhibiendo riesgos de explosiones.
Análisis Químico: Elemento - contenido (%)
Manganeso (Mn) - 37.00 Mín. Fierro (Fe) - 9.00 Máx. Sílica (SiO2) - 17.50 Máx. Alúmina (Al2O3) - 4.50 Máx. Óxido de calcio (CaO) - 12.50 Máx. Óxido de magnesio (MgO) - 11.50 Máx. Azufre (S) - 0.50 Máx. Fósforo (P) - 0.10 Máx. Humedad - 3.00 Máx.
Tamaños Nominales:
4 x ¼” (101.6 mm x 6.35 mm)
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La principal fuente de manganeso mineral es la pirolusita, MnO2. Sus principales usos están en la fabricación de aleaciones ferromanganeso, la aplicación de MnO2 purificado para la producción de baterías y algunas aplicaciones del manganeso metalico puro. En los dos últimos casos se aplican técnicas hidrometalurgicas para su obtención.
ANALISIS TIPICOS DE MINERALES DE MANGANESO Y DE NODULOS SUBMARINOS
ELEMENTO O COMPUESTO Manganeso
COMPOSICION EXPRESADA EN PORCENTAJE (%) MINERAL DE ALTA LEY
MINERAL DE BAJA LEY
NODULOS SUBMARINOS
48 a 52
10 a 40
30
3 a 12
35 a 45
15
3a9
9 a 20
30
0.5 a 5
1a4
30
Cobre
0
0
1
Níquel
0
0
1
Cobalto
0
0
0.2
1a6
2 a 10
10
Fierro Silice Si O2 Alumia AL2O3
Agua combinada H2O
Por otra parte la minera submarina de recolección de nódulos submarinos ha probado su potencial como futura fuente económica de metales entre los cuales se destacan por su importancia económica: niquel, cobalto, cobre y desde luego manganeso. Este esta presente como MnO2 y forma parte cerca del 30% del contenido de metales de estos nódulos al punto de conocerse genéricamente como “nódulos de manganeso”. Su alta
humedad y gran porosidad (200 m2/gramo) hacen muy poco aconsejable su tratamiento por via pirometalurgica siendo mas factible una via humeda. Los análisis típicos de los minerales de manganeso y de los nódulos submarinos son como se indican en la tabla anterior. Para su tratamiento existen tres alternativas hidrometalurgicas dos de las cuales se ven en esta sección por ser casos de lixiviación directa sin agente modificador del potencial redox. Un esquema global que muestra estas tres alternativas de tratamiento se observa en la siguiente figura.
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El tratamiento directo de la pirolusita con H2SO4 no es posible a menos que se agregue un agente reductor. Sin embargo existe una alternativa para usar H2SO4 a través del acondicionamiento previo via una tuesta reductora que conduce a la formación de MnO. En este caso al reaccionar el acido con MnO se puede obtener fácilmente sulfato de manganeso de acuerdo a: MnO + 2 H2SO4 ----> MnSO4 + H2O Otra alternativa esta vez de tratamiento directo de la pirolusita se puede lograr atravez del uso del acido sulfuroso H2SO3 el cual se forma mediante absorción acuosa del gas SO2. En este caso se obtiene la formación de sulfato de manganeso: H2O + SO2 ----> H2SO3 MnO2 + H2SO3 ----> MnSO4 + H2O En esta misma alternativa en caso de haber un exceso de acido sulfuroso también puede formarse ditionato de manganeso: MnO2 + 2 H2SO3 ----> MnS2O6 + 2 H2O
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A su vez debido a la insolubilidad del MnO2 en soluciones soluciones directas de H2SO4 diluido se ha propuesto usar justamente H2SO4 diluido para el tratamiento de los nódulos de manganeso. Con ello se aislaría a este ultimo elemento se podrían recuperar mas fácilmente el cobre , el cobalto y el niquel en solución diluida de sulfato seguida por ejemplo de extracción por solventes selectiva que son los materiales mas valiosos de interés comercial en los nódulos dejando atrás al manganeso si este no fuera económicamente aprovechable.
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